(57)【要約】【課題】  フリップチップ接続用のパッドあるいは多層の配線基板におけるビアの形成等に好適に利用することができる導体パターンの形成方法を提供する。【解決手段】  基板１０上に絶縁層１４を形成し、絶縁層に導体パターンを形成するための開口穴１５を形成する工程と、前記開口穴１５を形成した基板１０を、低融点金属からなる微粉末１６を添加した液中に、前記開口穴を上向きとして浸漬させて静置させ、前記液中で前記微粉末１６を沈下させて開口穴１５内に前記微粉末１５を充填させる工程と、前記開口穴１５内に充填された微粉末１６を溶融し、凝固させることにより、前記開口穴内に低融点金属からなる凝固体を形成する工程とを備えることを特徴とする。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に絶縁層を形成し、絶縁層に導体パターンを形成するための開口穴を形成する工程と、
前記開口穴を形成した基板を、低融点金属からなる微粉末を添加した液中に、前記開口穴を上向きとして浸漬させて静置させ、前記液中で前記微粉末を沈下させて開口穴内に前記微粉末を充填させる工程と、
前記開口穴内に充填された微粉末を溶融し、凝固させることにより、前記開口穴内に低融点金属からなる凝固体を形成する工程とを備えることを特徴とする導体パターンの形成方法。
【請求項２】
前記開口穴内に凝固体を形成した後、前記絶縁層および前記凝固体の表面を平坦面に研磨する工程とを備えることを特徴とする請求項１記載の導体パターンの形成方法。
【請求項３】
前記基板上に絶縁層を形成する際に、基板上に第１の樹脂膜と第２の樹脂膜とを剥離可能に積層して絶縁層とし、
前記開口穴内に凝固体を形成した後、前記第２の樹脂膜を第１の樹脂膜から剥離することを特徴とする請求項１記載の導体パターンの形成方法。
【請求項４】
前記基板上に形成された絶縁層に開口穴を形成する際に、フリップチップ接続用のパッドの配置に合わせて開口穴を形成し、
前記開口穴内に低融点金属からなる凝固体を形成することにより、基板上にフリップチップ接続用のパッドを形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の導体パターンの形成方法。
【請求項５】
前記基板上に形成された絶縁層に開口穴を形成する際に、層間で配線パターンを電気的に接続するビアを形成する部位に合わせて開口穴を形成し、
前記開口穴に低融点金属からなる凝固体を形成することにより、基板上に層間で配線パターンを電気的に接続するビアを形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の導体パターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導体パターンの形成方法に関し、より詳細にはフリップチップ接続用のボンディングパッドあるいは配線基板におけるビア等の形成に好適に用いることができる導体パターンの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フリップチップ接続によって半導体チップを基板に搭載する方法として、半導体チップに金バンプを形成し、基板に形成された接続用のパッドに金−はんだ接合によって搭載する方法がある。この場合、基板側の接続用のパッドの表面にはあらかじめはんだを被着させておき、金バンプとパッドとを位置合わせし、半導体素子を基板に加圧しながらはんだを溶融させて接合する。この接続方法の場合は、基板側のパッドの表面にはんだを被着させるため、たとえばパッドのパターンに合わせて形成された銅パターンの表面に粘着性を付与し、はんだ粉末を銅パターンの表面に付着させてパッドとする方法が行われている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、多層の配線基板の製造方法においては、層間で配線パターンを電気的に接続するため、配線層を電気的に絶縁する絶縁層の厚さ方向にビア（導体部）を形成し、ビアを介して層間で配線パターンを電気的に接続することが行われている。層間で配線パターンを電気的に接続するビアは、通常、絶縁層にビア穴を形成し、無電解銅めっきおよび電解銅めっきを利用して形成するが、ビア穴に導体ペーストを充填してビアを形成するといったことも行われている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平７−７２４４号公報
【特許文献２】特開平８−３７３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した、フリップチップ接続用の基板の表面に形成する接続用のパッド、および多層の配線基板において絶縁層に形成するビアは、ともに所定の厚さに導体部を形成するために、パッドの表面にはんだ粉末を付着させたり、無電解銅めっきあるいは電解銅めっきを施したりしているが、フリップチップ接続用のパッドの場合は、個々のパッド面積が小さいために、所定の厚さにはんだを被着させることが難しいという問題があり、また、多層の配線基板でビアを形成する場合に、ビア穴をめっきによって充填させるようにすることが難しいといった問題があった。
【０００５】
本発明は、これらのボンディングパッドあるいは配線基板にビアを形成する際に、低融点金属を用いて所要の厚さに容易に導体部を形成することを可能とするものであり、フリップチップ接続用のパッドあるいは多層の配線基板におけるビアの形成等に好適に利用することができる導体パターンの形成方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、  基板上に絶縁層を形成し、絶縁層に導体パターンを形成するための開口穴を形成する工程と、前記開口穴を形成した基板を、低融点金属からなる微粉末を添加した液中に、前記開口穴を上向きとして浸漬させて静置させ、前記液中で前記微粉末を沈下させて開口穴内に前記微粉末を充填させる工程と、前記開口穴内に充填された微粉末を溶融し、凝固させることにより、前記開口穴内に低融点金属からなる凝固体を形成する工程とを備えることを特徴とする。
なお、低融点金属からなる微粉末は、錫−鉛合金からなるはんだに限らず、加熱工程によって溶融される金属であれば適宜低融点金属からなる微粉末を使用することができる。微粉末は、液中で微粉末を沈下させて開口穴に充填させるから、開口穴内に充填される粒径のものが使用される。
【０００７】
また、前記開口穴内に凝固体を形成した後、前記絶縁層および前記凝固体の表面を平坦面に研磨する工程とを備えることにより、きわめて平坦性の良い、所定の厚さに制御された導体パターンを形成することが可能になる。
また、前記基板上に絶縁層を形成する際に、基板上に第１の樹脂膜と第２の樹脂膜とを剥離可能に積層して絶縁層とし、前記開口穴内に凝固体を形成した後、前記第２の樹脂膜を第１の樹脂膜から剥離することを特徴とする。この方法によれば、絶縁層の表面に異物が付着して残留することを防止でき、絶縁層から導体パターンの頂部が突出した状態に形成することができる。
【０００８】
また、前記基板上に形成された絶縁層に開口穴を形成する際に、フリップチップ接続用のパッドの配置に合わせて開口穴を形成し、前記開口穴内に低融点金属からなる凝固体を形成することにより、基板上にフリップチップ接続用のパッドを形成することを特徴とする。これにより、基板上にフリップチップ接続用のパッドを容易に形成することが可能となる。
また、前記基板上に形成された絶縁層に開口穴を形成する際に、層間で配線パターンを電気的に接続するビアを形成する部位に合わせて開口穴を形成し、前記開口穴に低融点金属からなる凝固体を形成することにより、基板上に層間で配線パターンを電気的に接続するビアを形成することを特徴とする。これにより、多層の配線基板において層間で配線パターンを電気的に接続するビアを容易に形成することが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る、導体パターンの形成方法によれば、微粉末を添加した液中に基板を浸漬させて静置させることにより、基板上に形成された絶縁層の開口穴に微粉末を充填し、開口穴に充填された微粉末を溶融して導体パターンとしての凝固体を形成するから、所定の厚さに低融点金属からなる導体部を確実にかつ容易に形成することが可能となる。これによって、基板上にフリップチップ接続用のパッドを形成したり、多層の配線基板等において層間で配線パターンを電気的に接続するビアを形成したりすることが容易に可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面にしたがって詳細に説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明に係る導体パターンの形成方法を利用して、フリップチップ接続用のパッドを形成する方法を示す。
図１は、基板１０の表面にフリップチップ接続用のパッドの配置に合わせて銅パターン１２を形成した状態を示す。銅パターン１２は、たとえば表面に銅箔が被着された銅張り基板の銅箔を所定パターンにエッチングすることによって形成することができる。
【００１１】
図１(b)は、基板１０の表面に絶縁層としてソルダーレジスト等の樹脂膜１４を被着形成し、樹脂膜１４を露光および現像して、銅パターン１２でフリップチップ接続用のパッドとなるパッド部１２ａを露出させた開口穴１５を形成した状態を示す。
図１(c)は、次に、シリコーンオイル等の非活性、低表面張力、低粘性の液体にはんだ等の低融点金属からなる微粉末１６を添加して調製した液が貯溜されている貯溜槽に、上記開口穴１５を形成した基板１０を浸漬し、微粉末１６を添加した液を撹拌している状態を示す。貯溜槽内で、低融点金属からなる微粉末１６を添加した液を撹拌することにより、貯溜槽内で沈殿していた微粉末１６が液中で浮遊した状態になる。なお、この微粉末１６を添加した液は、懸濁液状に形成されたものである。
【００１２】
図１(d)は、低融点金属からなる微粉末１６を添加した液が貯溜されている貯溜槽内に、開口穴１５を上向きにして、基板１０を浸漬させて静置させている状態を示す。貯溜槽内に基板１０を静置させることにより、微粉末１６が自重で液中で徐々に沈下していき、開口穴１５にはいり込んだ微粉末１６は開口穴１５内に溜まっていく。微粉末１６を添加した液は、非活性、低表面張力、低粘性であることから、微粉末１６は自重だけで液中で容易に沈み、貯溜槽に基板１０を静置するだけで、開口穴１５に微粉末１６が充填される。
【００１３】
なお、本実施形態では、パッド部１２ａを形成する部位の開口穴１５の開口径が約３５μｍ、開口穴１５の深さは約２０μｍであり、微粉末１６としては３〜９μｍ程度の粒径のものを使用している。
低融点金属からなる微粉末１６は、液中で自然に開口穴１５内に沈下させるようにして充填させるから、微粉末１６は、開口穴１５に充填されて収納される粒径のものを使用する。
【００１４】
図１(e)は、開口穴１５に微粉末１６が充填された後、基板１０の表面と平行に噴流を加えて、樹脂膜１４の表面に付着している微粉末１６を除去した状態を示す。この基板１０の表面と平行に噴流を作用させる操作は、開口穴１５内に微粉末１６を残すようにするための操作であり、基板１０を水平方向に動かして、開口穴１５に微粉末１６を残すようにすることもできる。なお、樹脂膜１４の表面に微粉末が若干付着していてもかまわない。
【００１５】
図２は、貯溜槽から基板を取り出し、開口穴１５に充填された微粉末１６を溶融し、パッド部１２ａの表面にはんだ１８が被着されたフリップチップ接続用のパッド２０を形成する工程を示す。
図２(a)は、リフローにより、低融点金属からなる微粉末１６が溶融される温度に基板１０を加熱し、前工程で開口穴１５に充填された微粉末１６を溶融し、凝固させてパッド部１２ａ上の開口穴１５内に低融点金属からなる凝固体１８を形成した状態を示す。
【００１６】
図２(b)は、樹脂膜１４の表面と凝固体１８の表面が平坦面となるように研磨し、基板１０のパッド部１２ａにフリップチップ接続用のパッド２０を形成した状態を示す。
樹脂膜１４の表面と凝固体１８の表面を研磨することにより、研磨前に樹脂膜１４の表面に微粉末１６が若干付着して残っていても、樹脂膜１４の表面からはんだが除去され、基板１０上にフリップチップ接続用の低融点金属からなるパッド２０が形成された基板を得ることができる。
なお、図２では、フリップチップ接続用のパッド２０を形成するため、樹脂膜１４の表面と凝固体１８の表面を研磨して平坦面に形成したが、場合によっては開口穴１５に凝固体１８を形成したままとし、研磨しない状態で使用することも可能である。
【００１７】
（実施形態２）
上記実施形態においては、微粉末１６を溶融して凝固体１８を形成した後、研磨により凝固体１８の表面を平坦面に形成したが、図３に示すように、基板１０に第１の樹脂膜１４ａと第２の樹脂膜１４ｂを積層して絶縁層を形成し、第１の樹脂膜１４ａに対して第２の樹脂膜１４ｂを剥離可能に設ける方法を利用することもできる。
図３(b)は、基板１０に第１の樹脂膜１４ａと第２の樹脂膜１４ｂを形成した後、第１の樹脂膜１４ａと第２の樹脂膜１４ｂに共通に開口穴１５を設け、上述した実施形態と同様に開口穴１５に微粉末１６を充填し、微粉末１６を溶融して開口孔５に凝固体１８を形成した状態を示す。
【００１８】
図３(c)は、次に、第２の樹脂膜１４ｂを第１の樹脂膜１４ａから剥離して除去することにより、基板１０上にフリップチップ接続用のパッド２０を形成した状態を示す。この方法による場合も、前工程で第２の樹脂膜１４ｂの表面に微粉末１６が付着して残っていても、第２の樹脂膜１４ｂを剥離して除去することにより、基板１０上にはパッド２０のみが形成される。
【００１９】
この実施形態２の方法による場合は、微粉末１６を溶融して凝固体１８を形成した際に、第２の樹脂膜１４ｂに形成されている開口穴１５の内面に凝固体１８が接するように第１の樹脂膜１４ａと第２の樹脂膜１４ｂの厚さを設定することで、第２の樹脂膜１４ｂを第１の樹脂膜１４ａから剥離する操作によって、第１の樹脂膜１４ａから頂部を突出させたパッド２０を簡単に形成することができる。
【００２０】
上述した実施形態１および実施形態２に示したフリップチップ接続用のパッドの形成方法は、低融点金属からなる微粉末１６を添加した液を利用して開口穴１５に微粉末１６を充填させるようにするから、パッド部１２ａのパターン形状（円形、長円形等）およびパッド部１２ａの配置に関わらずにパッド２０を形成することができ、パッド部１２ａに所要の厚さにはんだを被着させることができる。これによって、フリップチップ接続用のパッドとして信頼性の高いパッドを形成することが可能となる。
また、微粉末を添加した液については、液に含まれる微粉末の分量が減ったら、微粉末を液に補充すればよく、これによって低融点金属からなる微粉末を無駄なく使用することができるという利点がある。
【００２１】
（実施形態３）
図４は、本発明に係る導体パターンの形成方法を利用して、多層配線基板のビアを形成する方法を示す。
図４(a)は、基板３０上に配線パターン３２を形成し、配線パターン３２を形成した基板３０上に電気的絶縁性を有する樹脂材を用いて絶縁層としての樹脂層３４を形成した状態を示す。
図４(b)は、次に、レーザ加工等によって樹脂層３４に、配線パターン３２が底面に露出する開口穴３５を形成した状態を示す。
【００２２】
図４(c)は、開口穴３５に微粉末１６を充填している状態を示す。開口穴３５に微粉末１６を充填する方法は、上述した実施形態１および実施形態２と同様に、シリコーン等の非活性、低表面張力、低粘性の液に微粉末１６を添加した液が貯溜されている貯溜槽内に、開口穴３５を上向きにして、基板３０を浸漬させて静置させる方法による。
図４(d)は、開口穴３５に充填された微粉末１６をリフロー工程により溶融し、凝固させて開口穴３５に凝固体３６を形成した状態を示す。図４(e)は、前記樹脂層３４と凝固体３６の表面を平坦面に研磨し、樹脂層３４に配線パターン３２と電気的に接続してビア３８を形成した状態を示す。
【００２３】
本実施形態に示す導体パターンの形成方法によれば、開口穴３５を充填した形状のビア３８を形成することができ、いわゆるフィルドビアを容易に形成することができる。また、本実施形態では、めっき方法を利用せずにビア３８を形成するから、電解めっきを施すためのめっき導通用の配線パターンを形成することが必要なくなり、また、導通不良によるめっきミスといった問題をなくすことが可能になる。
【００２４】
なお、本発明に係る導体パターンの形成方法において使用する低融点金属からなる微粉末１６は、対象製品に応じて適宜の低融点金属を使用することができる。たとえば、上記実施形態１および実施形態２においては、フリップチップ接続用のパッドを形成するため、銀−錫合金からなる微粉末を使用した。微粉末を形成する低融点金属としては、たとえば、錫−鉛合金、ビスマス系合金、インジウム系合金、アンチモン系合金等を用いることができる。これらの微粉末１６に使用する低融点金属は、開口穴に微粉末１６を充填した後、リフロー工程で溶融できる金属であればよい。
【００２５】
なお、上記実施形態では、フリップチップ接続用のパッドおよび多層の配線基板におけるビアの形成に本発明を適用した例について説明したが、本発明方法は、パッドあるいはビアのようなアイランド状に導体部を形成する場合の他、所定のパターン状に導体部を形成する場合にも利用することができるものであり、その形状等が限定されるものではない。
【００２６】
また、上記実施形態では、微粉末１６を添加する液として、非活性、低表面張力、低粘性の液体を使用したが、この液体は微粉末１６と化学的な相互作用をしない化学的に安定な液体であって、水中において微粉末１６が移動すると同程度もしくは水中以上に容易に移動可能な液体が好適に使用できる。これらの液体の例としては、たとえば、上述したシリコーンオイル類の他、フルオロカーボン類、ハイドロフルオロカーボン類、ハイドロフルオロエーテル類がある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明方法を利用して、樹脂層に形成した開口穴に微粉末を充填するまでの工程を示す説明図である。
【図２】微粉末を溶融してフリップチップ接続用のパッドを形成する工程を示す説明図である。
【図３】フリップチップ接続用のパッドを形成する他の方法を示す説明図である。
【図４】本発明方法を利用して、配線基板にビアを形成する方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  基板
１２  銅パターン
１２ａ  パッド部
１４  樹脂膜
１４ａ  第１の樹脂膜
１４ｂ  第２の樹脂膜
１５  開口穴
１６  微粉末
１８  凝固体
２０  パッド
３０  基板
３２  配線パターン
３４  絶縁層
３５  開口穴
３６  凝固体
３８  ビア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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